基于CMIP5多模式回报资料的地面气温超级集合研究

利用CMIP5的15个全球气候系统模式对东亚及周边地区(70~150°E,0°~60°N)地面气温的回报结果进行超级集合(简称SUP)试验,以欧洲中期天气预报中心ERA逐月气温资料作为观测值,并采用均方根误差(RMSE)、距平相关系数(ACC)、绝对误差(MAE)对多模式集合平均(EMN)以及超级集合(SUP)的回报结果进行检验和评估。结果表明,超级集合回报结果一定程度上取决于训练期的长度。随训练期长度的增加,距平相关系数呈增大的趋势,均方根误差呈减小的趋势,但训练期达到一定长度后,误差不再有明显的减小,甚至出现误差增长。15个全球气候系统模式对东亚及周边地区的地面气温具有一定的回报能力,可以较好地回报出地面气温的年际变化和空间分布,海洋上回报的均方根误差小于陆地。但不同模式回报的结果不尽相同,在单模式中CCSM4对地面气温的回报效果最好。多模式集成的回报效果优于单模式的回报效果,SUP的回报效果优于EMN,其区域平均的均方根误差比多模式集合平均小0.43℃,超级集合极大地改善了地面气温的回报效果。     

2008年低温雨雪天气扰动能量的积累和传播

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年1月我国南方地区大范围低温雨雪天气期间波包传播和积累进行了分析与研究.分析表明,中低层500hPa和700hPa高度场的波包传播特征能够较好地反映期间出现的4次低温雨雪天气过程.4次雨雪过程基本上产生于波包扰动能量积累的高值时段或处于低压系统持续稳定阶段,雨雪天气处于波包大值区控制下.波包值的经向和纬向传播特征表明2008年1月我国南方地区持续低温雨雪天气过程,主要受到青藏高原南缘系统异常活跃的影响,南支槽活动频繁有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送,继而为我国长江中下游以及其南部地区低温雨雪天气提供了充足的水汽来源.偏北路径的冷空气,副高西南侧偏东气流的扰动能量的传播和积累,在波包传播图上都有一定的反映.该研究对进一步利用波包传播图预报天气过程提供了有意义的一种思路.     

基于稀疏钻孔点的地层建模及可视化

提出了一种利用距离加权与小波插值相结合,插值引入虚拟钻孔点的建模方法,采用广义三棱柱作为基本建模体元,实现了基于稀疏钻孔点的三维地层模型的建立.     

前期热带太平洋次表层海温异常与东亚夏季风的可能联系

利用1979—2012年日本气象厅次表层海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了前期冬季热带太平洋次表层海温与东亚夏季风的关系,并讨论了其可能机制。结果表明,前期冬季热带太平洋次表层海温与后期东亚夏季风强弱有显著的相关关系。冬季次表层海温呈现东正西负的类El Nio分布型时,夏季副热带高压偏强,西北太平洋地区受反气旋型环流控制,能将大量的水汽输送到长江和淮河流域,有利于水汽在该区域辐合,为夏季降水偏多创造了条件,此时东亚夏季风活动整体偏弱,反之亦然。但类El Nio分布型对东亚夏季气候变化的影响较类La Nia分布型更显著。此外,冬季热带太平洋次表层海温可能通过其自身能够持续性地影响东亚—太平洋地区的大气环流异常,次表层海温随季节变化有明显的发展和移动趋势:冬季西太平洋暖池次表层冷(暖)海温不断堆积,沿温跃层向东传播使得中东太平洋次表层海温逐渐变冷(暖),冷(暖)海温上翻加强使得海表温度异常,进一步影响到西太平洋副热带高压的位置和强度,并在东亚地区形成经向遥相关波列,通过西北太平洋地区异常反气旋(气旋)环流的作用,影响东亚地区大气环流以及气候变化。     

2005年3月西藏强降雪过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,采用波包传播的诊断方法,对2005年3月24—25日发生在西藏中东部地区的强降雪过程中波包的传播和积累特征进行分析,发现500hPa高度场波包分布特征与强降雪产生的区域有着较好的对应关系,在强降雪产生的时段内,高度场扰动能量有着明显的积累和增强。从波包的传播特征来看,受印度洋和孟加拉湾低值系统活跃的影响,来自孟加拉湾的暖湿气流不断向青藏高原输送,继而为西藏林芝地区强降雪过程提供了充足的水汽来源。高纬的冷空气南下与西南气流交汇促使了这次强降雪天气过程的产生。     

重庆“7．17”暴雨过程的波包分布及传播特征

基于NCEP/NCAR再分析格点资料,利用波包传播诊断方法(WPD)诊断分析了2007年重庆"7.17"强降水过程,研究了高频波波包分布和传播特征与降水的关系.结果表明,波包能明显反映出降水过程的发生、维持和结束特征.500 hPa层次上,在降水发生前,主降水区域波包值突然增大,之后随着降水的发生,强度略为减小,但仍维持在较强位相,在降水过程基本结束之前,波包值突然减小为正常值;波包的经向和纬向传播特征表明,本次降水主要受孟加拉湾地区强波包中心及高原地区波包传播的影响.     

四川“9.22”暴雨过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年9月22—27日我国川西地区持续性暴雨过程期间波包传播和积累进行了分析与研究,分析表明,波包分布及传播能明显反映出降水过程的发生、维持和结束特征。波包的大值区域与强降水区域基本一致,强降水过程基本上产生于波包扰动能量积累的高值时段或处于高位相阶段。波包值的经向和纬向传播特征表明9月22—27日川西地区持续性暴雨过程主要受西太平洋副热带高压、偏北地区和高原地区的弱冷空气、孟湾和南海向盆地输送水汽的两条水汽通道以及台风"黑格比"的共同作用。     

对流层中层大气能量转换特征与暴雨激发和维持的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国2 513个测站逐日降水资料,分析了2008年9月22—27日四川盆地持续性暴雨过程中对流层中层大气风场动能和势能的相互转换和分布特征。结果表明,在暴雨迅速发展阶段,受环流形势和地形等条件的影响,动能能量转换成驻波形式的波动势能;在强降水维持并减弱阶段,动能和势能之间的转换趋于平缓。在整个暴雨过程中,强降水区与500hPa风场能量大值区分布基本一致。此外,台风"黑格比"也为此次暴雨过程提供了必要的水汽。     

全球增暖1.5℃和2.0℃下成渝经济区及周边地区极端温度事件的变化预估

极端温度事件不仅影响人类健康,而且易造成重大社会经济损失,是引起重大气候灾害的原因之一。对于易受气候变化影响的高敏感地区来说,确定区域气候对不同程度全球变暖的响应至关重要。本文基于区域气候降尺度试验-东亚区域（CORDEX-EAS）数据集,预估了1.5 ℃和2.0 ℃全球升温水平（Global Warming Levels,GWLs）下成渝经济区及周边地区极端温度的未来变化趋势。结果表明：成渝经济区及周边地区极端高温指数在两种升温水平下均呈现明显上升趋势,而极端低温指数呈现下降趋势。极端冷暖事件具有局部对称性特征,极端暖事件的变化幅度要大于极端冷事件的变化幅度。极端温度指数对两种升温水平的响应具有差异性,除气温日较差外,其他指数的变化幅度在2.0 ℃GWL下大于在1.5 ℃GWL下。此外,随着全球平均升温幅度的增大,未来极端温度事件的强度和发生频率也会相应提升,极端温度事件对额外0.5 ℃的GWL升温阈值具有高度敏感性。本文研究了1.5 ℃和2.0 ℃GWLs下成渝经济区及周边地区极端温度的未来演变,再次强调了将全球平均升温幅度限制在1.5 ℃以内的重要性。     

南方地区连续暴雨过程扰动能量的积累和传播分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年5月26日—6月18日我国南方地区连续暴雨过程期间波包传播和积累进行分析与研究。由中低层500 hPa和700 hPa高度场的波包分布特征分析可知,强降水过程产生期间,绝大部分发生强降水的地区均是波包大值区,扰动能量的积累和释放与降水过程的发展有一定对应关系。扰动能量的发展和积累与强辐合区内不稳定能量的输送也有较好的对应。波包值的经向和纬向传播特征表明,在强盛的西南季风背景下,这次南方地区连续暴雨过程的扰动能量主要来自孟加拉湾地区,在降水期间有源源不断的波包由该地区向降水区域传播;西太平洋副热带高压(简称西太副高)所处的高值区范围偏南,有利于副高北侧西南气流扰动能量的传播;高原地区的扰动能量对降水也有重要影响,南支锋区扰动异常活跃。中低层扰动能量的传播、积累及频散与降水的发生、维持及结束有着紧密的联系。